來源:中國電力報 時間:2023-06-16 10:04
王睿佳
今年政府工作報告提出,大力發(fā)展數(shù)字經濟,提升常態(tài)化監(jiān)管水平,支持平臺經濟發(fā)展。加快建設數(shù)字中國,實現(xiàn)高水平科技自立自強,實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略,對水利水電工程領域意義非凡。工程建設智能化是人工智能、大數(shù)據(jù)和云計算高度發(fā)展的產物,是衡量工程建設水平的重要標志,為水利水電工程建設智能發(fā)展和技術創(chuàng)新提供了重要支撐。
方向有了,那么水利水電工程領域發(fā)展現(xiàn)狀如何?具體如何實踐?在中國電力建設企業(yè)協(xié)會舉辦的“第二屆中國電力建設數(shù)字經濟論壇”上,中國工程院院士,中國電力建設集團有限公司首席科學家,中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司副總經理、總工程師張宗亮對于水利水電工程如何更好融入數(shù)字化智能化建設分享了他的理解。
數(shù)字化是行業(yè)發(fā)展的必然選擇
作為中國高壩工程技術帶頭人,張宗亮主持和組織設計了我國多項大型水利水電工程,在高壩工程、數(shù)字工程等方面作出了杰出貢獻。
談及水利水電行業(yè)數(shù)字化智能化發(fā)展的政策背景,張宗亮表示,《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出加快數(shù)字化發(fā)展,建設數(shù)字中國,深刻闡明了加快數(shù)字經濟發(fā)展對于把握數(shù)字時代機遇、建設數(shù)字中國的關鍵作用。
2022年初,國務院發(fā)布《“十四五”數(shù)字經濟發(fā)展規(guī)劃》指出,“十四五”時期,我國數(shù)字經濟轉向深化應用、規(guī)范發(fā)展、普惠共享的新階段;促進數(shù)字技術在全過程工程咨詢領域的深度應用,引領咨詢服務和工程建設模式轉型升級。今年2月,中共中央、國務院印發(fā)《數(shù)字中國建設整體布局規(guī)劃》提出,到2035年,數(shù)字化發(fā)展水平進入世界前列,數(shù)字中國建設取得重大成就。
張宗亮介紹,我國的水能資源極為豐富,技術可開發(fā)容量達6.87億千瓦。截至2022年10月,我國水電裝機達4.07億千瓦(其中抽水蓄能0.43億千瓦)。隨著水利水電工程建設逐步走向高寒、高海拔、高地震烈度區(qū),施工效能降低、人力耗損增加,數(shù)字化、信息化、智能化是實現(xiàn)工程優(yōu)質高效安全建設的必然選擇。
對此,張宗亮表示,以大壩為例,當前水利水電工程智能化建設正處于數(shù)字大壩向智慧大壩的轉型階段。數(shù)字大壩實現(xiàn)了對大壩建設過程的在線實時監(jiān)測和反饋控制,智慧大壩則實現(xiàn)了對大壩建設過程的智能感知、智能分析和智能管控。
水利水電智慧工程技術創(chuàng)新
對于水利水電工程數(shù)字化智能化的技術實踐,HydroBIM(水利水電工程三維信息模型)智慧工程整體架構給出了優(yōu)秀的示范。在張宗亮等人的帶領下,該架構立足于解決水利水電工程設計施工運營全生命周期管控中的基礎性關鍵技術和平臺建設難題,采用跨學科、跨專業(yè)新技術,形成了具有自主知識產權的HydroBIM理論體系、技術標準及系統(tǒng)平臺,可實現(xiàn)工程全生命周期多維度BIM信息融合。
談及HydroBIM技術體系,張宗亮指出,“該體系是基于BIM的數(shù)字設計、智能建造、智慧運營的技術體系。”多年來,張宗亮團隊搭建了基于BIM的技術體系架構、數(shù)據(jù)庫框架及工作流程,為水利水電工程全生命周期管理提供了頂層設計;建立了覆蓋全專業(yè)的HydroBIM標準體系,在行業(yè)內率先制定了成套企業(yè)標準,并完成企業(yè)標準向團體標準及行業(yè)標準的轉化;拓展了IFC國際標準在水利水電行業(yè)的應用,為全生命周期管理平臺的BIM信息提取、模型生長和應用提供了底層數(shù)據(jù)標準支撐。
與此同時,張宗亮等人還建立了全生命周期多維度BIM模型,實現(xiàn)了水利水電工程全生命周期數(shù)據(jù)可視化;提出了融合輕量化地形與高精度模型的HydroBIM+GIS集成方法,實現(xiàn)了工程建設區(qū)域GIS信息的低負載與高精度展示;研發(fā)了水利水電工程全生命周期HydroBIM管控平臺,基本實現(xiàn)了規(guī)劃設計、工程建設、運行維護三大階段模型及數(shù)據(jù)的一體化管理。
水利水電數(shù)字智能的應用及展望
張宗亮介紹,土石壩智能建設自糯扎渡工程起步,并于長河壩工程進一步發(fā)展,馬洪琪、鐘登華等院士團隊在兩河口、雙江口研究了高心墻堆石壩填筑全過程智能監(jiān)控理論,構建了壩料從生產、運輸、加水到攤鋪碾壓施工全過程智能監(jiān)控框架與智能無人碾壓機群協(xié)同作業(yè)技術。
在智能碾壓方面,馬洪琪、鐘登華等研發(fā)了壩料摻和質量智能監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了摻礫土料均勻度與摻和比例有效控制,研發(fā)了壩料運輸過程智能管控系統(tǒng),實現(xiàn)了對壩料料源點、途經道路、卸料點位置全過程智能監(jiān)控與調度,研發(fā)了堆石料壩外智能加水系統(tǒng)、堆石料攤鋪過程智能管控系統(tǒng)等,實現(xiàn)了堆石料壩外加水量的智能化分析與加水過程自動化控制,以及攤鋪厚度、平整度智能控制。
談及兩河口高心墻堆石壩無人碾壓機群作業(yè)協(xié)同施工情況,張宗亮說道:“兩河口智能碾壓科研團隊克服種種困難,至2021年12月大壩填筑完成,兩河口現(xiàn)場共開展無人碾壓機群生產倉面1000余倉,共計碾壓方量達約400萬立方米,以科技創(chuàng)新護航世界高壩,樹立起高壩智能建設新標桿?!?/p>
在智能灌漿方面,耦合多尺度地質模型、水工建筑物、漿液擴散模型的灌漿統(tǒng)一分析模型為灌漿精細數(shù)值模擬奠定了模型基礎?!爸悄芄酀{云平臺的出現(xiàn),融合了灌漿前、灌漿中、灌漿后全流程信息,實現(xiàn)了跨平臺的灌漿全流程智能可視化分析與反饋控制,提升了灌漿質量管控水平。”張宗亮表示。
混凝土壩智能澆筑也是大壩智能建設的一大新突破。張宗亮舉例介紹,烏東德水電站實現(xiàn)了過程監(jiān)控、澆筑監(jiān)控、振搗監(jiān)控;白鶴灘水電站實現(xiàn)了纜機調度、澆筑監(jiān)控、平倉監(jiān)控、振搗監(jiān)控;葉巴灘水電站實現(xiàn)了過程監(jiān)控、振搗監(jiān)控。
談及對未來水利水電工程智能建設的展望,張宗亮表示,目前水利水電工程智能建設重點圍繞大壩,下一步有必要針對大型地下廠房、高陡邊坡等更多領域開展研究,如在智能硬巖掘進機、無人駕駛、邊坡支護一體化裝備等方面,進一步提升工程整體的智能建設應用水平。同時,隨著“雙碳”戰(zhàn)略的推進,大量抽蓄電站開工建設,于長距離引水隧洞而言,TBM(全斷面硬巖隧道掘進機)作為“少人化、機械化、標準化、智能化”發(fā)展方向的代表性施工技術與裝備,有必要針對超小轉彎半徑硬巖TBM、大斷面小轉彎半徑TBM、豎井TBM、斜井TBM等細分領域開展進一步研究。另外,隨著基礎設施行業(yè)的高速發(fā)展,有必要開展更安全、更高效、更綠色、更智能的工程建設技術研究,如新能源施工裝備、裝配式建筑、3D打印等新技術。
責任編輯:吳蘇靈